Untersuchungen zur Diagnostik und Prävalenz von Infektionen

Aktiengesellschaft für Dienstleistungen in der Schweineproduktion
Geschäftsbereich SGD-SSP
Literaturrecherche
Evaluation of systems for reducing the transmission of porcine reproductive
and respiratory syndrome virus by aerosol
S. D. Scott et al.
The Canadian Journal of Veterinary Research 70, 2006, 28-33
Weltweit wurden bisher grosse Anstrengungen unternommen, um Schweineherden vor einer Infektion
mit PRRSV zu schützen. Obwohl gut dokumentiert ist, dass PRRSV über direkten Kontakt mit
infizierten Tieren sowie über Samen verbreitet wird, gibt es auch Studien die besagen, dass PRRSV
kontaminierte Aerosole naive Schweine über eine Distanz von 0.5 bis 150 m anstecken können. Um
eine aerogene Verbreitung zu vermeiden beginnen Produzenten in Europa und USA den Einbau von
luftreinigenden Systemen zu realisieren. Diese Systeme arbeiten auf dem Prinzip von positiver
Druckventilation. Einströmende Luft wird durch eine Serie von Filtern geleitet, wobei die Porengrösse
stetig abnimmt. Häufig sind hoch effiziente Partikelfilter (HEPA) involviert, welche für Partikel ab einem
Durchmesser von 0.3 μm undurchlässig sind. Kürzlich wurde eine Studie mit einem HEPA-Model
durchgeführt, wobei gezeigt werden konnte, dass eine aerosole Übertragung von PRRSV verhindert
werden konnte. Obwohl dieses Resultat interessant war, sind die Kosten für den Einbau eines solchen
Filtersystems für einen Betrieb sehr hoch und manche Partikelgrössen von Bioaerosolen
überschreiten die Porengrösse der verwendeten Filter deutlich. Deshalb stellt sich die Frage, ob auch
mittels kostengünstigeren Varianten das gleiche Resultat erzielt werden könnte.
Das Ziel dieser Studie war die Fähigkeit der HEPA-Filter zu vergleichen mit günstigeren
Filtersystemen und UVC Strahlung bei der Verhinderung von aerosolen PRRSV Übertragungen. Es
wurde vermutet, dass alle Methoden verglichen mit der Abwesenheit irgendeines Systems die
Übertragung signifikant vermindern.
Für den Versuch wurden jeweils 2 Kammern (1.3 x 1.3 x 1.8 m gross), die durch einen Schacht (65 x
65 cm und 1.3 m lang) miteinander verbunden waren, verwendet. Die Kammern und der Schacht
bestanden aus Plastik und waren mit Sperrholz verstärkt. Die Übergänge von Kammern und Schacht
waren mit Silikon abgedichtet. Der Schacht erlaubte die Passage von Luft aus Kammer 1 in Kammer 2
angetrieben über einen Ventilator. Ausserdem befanden sich im Schacht dem Ventilator
nachgeschaltet je nach Versuch ein HEPA-Filtersystem, ein Niedrigkosten-Filtersytem, eine UVLampe oder bei der Kontrollgruppe gar nichts. Eine 0.4 m2 grosse Öffnung oberhalb der Eingangstüre
von Kammer 1 diente als Luftzufuhr, während über eine Öffnung mit einem Durchmesser von 20 cm
die Luft aus der Kammer 2 wieder abgeführt wurde.
HEPA-Model: Es wurde ein kommerziell erhältliches HEPA-Filtersystem eingesetzt, dass ca. 1/16 so
gross war, wie auf einem konventionellen Betrieb mit Schweinehaltung. Die der Kammer 1
zugewandte Seite war von einem Präfilter aus Metall überdeckt. Es folgten 2 weitere Filter, wobei die
Grösse der passierenden Partikel schlussendlich bei 0.1-0.5 μm lag. Der notwendige Druck wurde
während des ganzen Versuchs kontrolliert.
Niedrigkosten-Filtersystem: Dieses System bestand aus einer Kombination von kommerziell
erhältlichen Einzelteilen, die in Haushalten und Büros gefunden werden können. Als Präfilter wurde
ein Fiberglas Moskitonetz mit einer Porengrösse von 1 mm eingesetzt. Als erster Filter diente ein
Fiberglasfilter für Heizöfen, der 3-10 μm grosse Teilchen filtrieren kann. Als zweiter Filter diente ein
elektrostatischer Filter der Teilchen von der gleichen Grösse filtrierte. Zwischen den Wiederholungen
wurden diese Filter ersetzt.
UVC-Strahlung: Eine Ultraviolett-Lampe welche Licht mit einer Wellenlänge von 253.7 nm ausstrahlte
wurde im Schacht installiert.
Beim Kontrollsystem wurde kein Filtersystem installiert.
Es wurden 48 Tiere mit einem Gewicht von ca. 25 kg aus einer PRRSV freien Herde verwendet. Die
genannte Herde wurde während 10 Jahren monatlich serologisch auf PRRS getestet. Die
Versuchstiere wurden in drei Gruppen unterteilt, 40 Empfängertiere, 4 positive Kontrollen und 4
negative Kontrollen. Die PRRSV Aerosol Quelle bestand aus einem Kaltvernebler, der mit 1 Liter (1 x
108 TCID50 median tissue culture infective dose), von Ingelvac PRRS MLV (Boehringer Ingelheim)
bestückt wurde und auf eine Flussrate von 5.5 min der genannten Virusmenge eingestellt. Der
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Vernebler wurde am Boden der ersten Kammer installiert. Die Partikelgrösse wurde mittels eines
Aerosolzählers bestimmt.
Pro Behandlung wurden 10 Wiederholungen durchgeführt. Für jeden Durchgang wurde ein Tier
während 6 h in die Kammer 2 eingestallt. Während dieser Zeit wurden Luftflussgeschwindigkeit (1.5
m/s), Temperatur und relative Luftfeuchtigkeit in der Kammer konstant gehalten. Nach jedem
Durchgang wurden die Schweine in Einzelbuchten verbracht.
Um eine Ansteckung zwischen den Gruppen zu minimieren wurde nach einem strickten
Biosicherheitsprotokoll gearbeitet. Um eine Übertragung via Insekten zu vermeiden wurden die
Versuche in Minnesota im Winter durchgeführt. Nach jedem Durchgang wurden die Kammern nach
der erfolgten Desinfektion mittels Tupferproben auf PRRSV RNA (PCR) getestet.
Um die Infektiosität des Aerosols zu testen wurden 4 Einzeltiere für 6 h in die jeweilige Kammer 1
verbracht. Als negative Kontrolle wurden 4 Tiere in einer Kammer 2 gehalten, wobei in der
zugehörigen Kammer 1 ein Aerosol ohne PRRSV versprüht wurde.
Alle Tiere wurden nach der Ankunft auf dem Betrieb und 7 und 14 Tag nach der Expositionszeit
serologisch auf das Vorhandensein von Virus RNA (PCR) und Antikörper (ELISA) getestet.
Zum Zeitpunkt der Ankunft auf dem Betrieb waren alle Tiere PRRSV negativ. Bei allen 4 positiven
Kontrolltieren konnte eine Ansteckung mittels Aerosol nachgewiesen werden. Keines der 10 Tiere aus
der HEPA-Gruppe konnte positiv auf Viren RNA oder Antikörper getestet werden. Bei 4 von 10 Tieren
aus der Niedrigkosten-Filter-Gruppe, bei 8 von 10 Tieren aus der UVC-Strahlung-Gruppe und bei 9
von 10 aus der Kontrollgruppe konnte eine Ansteckung nachgewiesen werden. Die Ansteckung bei
der HEPA- und Niedrigkosten-Filter-Gruppe war signifikant erniedrigt gegenüber der Kontrollgruppe.
Die Tupferproben der desinfizierten Kammern waren alle PCR-negativ. Die Partikelgrösse des
Aerosols betrug zwischen 0.3 und 3.0 μm.
Mittels dieser Studie konnte gezeigt werden, dass sowohl das HEPA- als auch das NiedrigkostenFiltersystem gegenüber der UVC-Strahlung und der Kontrollsituation (ohne Filter) eine Ansteckung
über Aerosole signifikant erniedrigen konnte. Jedoch war die Leistung des HEPA-Filter Systems
gegenüber dem selber konzipierten Filter nochmals signifikant besser. Als mögliche Erklärung wird die
kleine Partikelgrösse der Aerosole angefügt. Bessere Resultate hätten evt. erreicht werden können,
wenn die Partikel wie bei den Bioaerosolen grösser gewählt worden wären. Ein weiterer Punkt, der
diskutiert wurde, war die Virusmenge in den Aerosolen. Bisher konnten bis zu 1.33 x 103 TCID50
PRRSV in Aerosolen um einzelne Schweinen nach experimenteller Infektion nachgewiesen werden.
Es liegen jedoch noch keine Werte von infizierten Schweinepopulationen vor.
Mittels UVC-Strahlung konnte keine Reduktion der Luftübertragung erfolgen. Trotz einer relativ
geringen Luftflussgeschwindigkeit wird angenommen, dass der Kontakt des UV-Lichtes mit den
Partikeln zu kurz war.
Ein grösserer Mangel dieser Studie war gemäss Autoren, dass nicht versucht wurde, die Präsenz von
PRRSV in Luftproben aus der Kammer 2 nachzuweisen. Es war jedoch eine bewusste Entscheidung,
da der Virusnachweis mittels Glassauffänger bisher nie gelungen ist. Das Anbringen von
Luftzentrifugen, mit welchen gemäss Literatur ein Virusnachweis möglich sein sollte, war aus
Platzmangel in den Versuchskammern nicht möglich, ohne dass die Schweine Kontakt damit gehabt
hätten und somit eine Kontamination möglich gewesen wäre. Aufgrund des Biosicherheitsprotokolls
wird jedoch angenommen, dass eine Ansteckung über die Luft stattgefunden hat.
Das Resultat der Studie weist darauf hin, dass das HEPA-Filtrationssystem in Kombination mit
einwandfreier Hygiene von Transportmitteln, der Durchführung von Insektenbekämpfung sowie
entsprechende Hygiene bei eingeführten Gebrauchsgegenständen Betriebe mit einem hohen
Biosicherheitslevel vor der Einschleppung von PRRSV schützen könnte. Diese Methode der
Luftfiltration könnte speziell bei Eberstationen und Kernzuchtbetrieben eingesetzt werden.
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Zweck der Studie war der Vergleich von drei Methoden (HEPA-Filtersystem,
Niedrigkosten-Filtersystem, UVC-Strahlung) zur Reduktion der aerosolen Übertragung
von PRRSV.
Die Versuchsanlage bestand aus 2 Kammern, die über einen 1.3 m langen Schacht
miteinander verbunden waren.
Die Empfängerschweine in Kammer 2 wurden mittels Vernebler in Kammer 1 mit
PRRSV-haltigen Aerosolen kontaktiert.
Die Ansteckung über die Luft gelang bei 9 von 10 Kontrolltieren, 8 von 10 Tieren aus
dem Versuch mit der UVC-Lampe, bei 4 von 10 Tieren aus dem Versuch mit dem
Niedrigkosten-Filter, sowie 0 von 10 aus dem Versuch mit dem HEPA-System.
Verglichen ohne Filtersystem konnte mittels HEPA- und Niedrigkosten-System die
Übertragung signifikant reduziert werden.
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Jedoch war unter den Versuchskonditionen das HEPA-Filtrationssystem signifikant
effizienter bei der Reduktion der aerosolen Übertragung von PRRSV als die anderen
evaluierten Methoden.
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